(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射偏光子フィルムを有し、第１及び第２の非偏光色光をそれぞれ受け取る第１及び第２のプリズム面を有し、合成された、第１の偏光方向に偏光された第１の色光及び第２の方向に偏光された第２の色光を含む第１の合成光出力を供給する第３のプリズム面を有し、光再利用を提供する反射体を備えた第４のプリズム面を有する、第１の偏光ビームスプリッタと、
該第３のプリズム面に対向し、合成されて同じ偏光方向を有する該第１及び第２の色光を含む第２の合成光出力を供給する第１の色選択性積層リターデーション偏光フィルタと、
反射偏光子フィルムを有し、該第２の合成光出力を受け取る第５のプリズム面を有し、第３の非偏光色光を受け取る第６のプリズム面を有し、該第２の合成光出力の偏光方向と直交する方向に偏光する第３の色光出力と該第２の合成光出力とが合成されることで得られる第３の合成光出力を供給する第７のプリズム面を有し、光再利用を提供する反射体を備えた第８のプリズム面を有する、第２の偏光ビームスプリッタと、
該第７のプリズム面に対向し、同じ偏光状態を有する第１、第２及び第３の色光を合成する第４の合成光出力を供給する、第２の色選択性積層リターデーション偏光フィルタと、
を備える、色光合成光学システム。
【請求項２】
第１の非偏光色光を供給する第１の色光源と、
少なくとも部分的に反射性である発光面を備えた第１の光源と、
第１の光源と第１のプリズム面との間に配置された１／４波長板と、
を備え、
反射体、反射性発光面、及び１／４波長板が協働して第１の光源からの光を再利用する、請求項１に記載の色光合成光学システム。
【請求項３】
ビームスプリッタの内側面の間に配置された反射偏光子フィルムを有し、第１及び第２の非偏光色光を受け取り、ｐ偏光の第１の色光及びｓ偏光の第２の色光を含む第１の合成光出力を供給する、第１のビームスプリッタと、
第１の合成光出力を受け取り、同じ偏光方向に偏光した第１及び第２の色光を含む第２の合成光出力を供給する、第１の色選択性積層リターデーション偏光フィルタと、
反射偏光子フィルムを有し、該第２の合成光出力を受け取り、第３の非偏光色光を受け取り、該第２の合成光出力の偏光方向と直交する方向に偏光する第３の色光出力と該第２の合成光出力とが合成されることで得られる第３の合成光出力を供給する、第２のビームスプリッタと、
第３の合成光出力を受け取り、同じ偏光方向に偏光した第１、第２及び第３の色光を含む第４の合成光出力を供給する、第２の色選択性積層リターデーション偏光フィルタと、
第１及び第２の非偏光色光をそれぞれ提供する第１及び第２の色光源と、
第１及び第２の光源にそれぞれ隣接する第１及び第２の反射性基板と、
第１及び第２の反射性基板と第１のビームスプリッタとの間に配置された第１及び第２の１／４波長板と、
第１のビームスプリッタ上に配置された反射体と、
を備え、
反射体、反射性基板表面、及び１／４波長板が協働して、第１及び第２の光源からの光を再利用する、色光合成光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００７年５月１８日付申請の米国特許仮出願第６０／９３８，８３４号、及び２００８年４月１０日付申請の米国特許出願第１２／１００，５７７号の便益を主張し、その開示は全て参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンに画像を投影するために使用される投影システムは、種々の色を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの多色光源を使用して、照射光を生成することができる。光を合成し、ＬＥＤから画像表示装置に移動させるために、いくつかの光学素子がＬＥＤと画像表示装置との間に配置される。画像表示装置は、様々な方法を使用して光に画像を与えることができる。例えば、画像表示装置は、透過型又は反射型液晶ディスプレイと同様に偏光を使用してもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
画像輝度は、投影システムの重要なパラメータである。色光源の輝度及び光を収集し、合成し、均質化し、また画像表示装置へと伝送する効率性は、全て輝度に影響を及ぼす。現代のプロジェクタシステムのサイズは小型化するに従い、色光源によって生成される熱を、小さなプロジェクタシステム内に消散可能である低レベルに保ちながら、同時に、適切な出力輝度レベルを維持する必要がある。より効率的に複数の色光を合成して、光源が電力を過度に消費することなく適切な輝度レベルの光出力を供給する光合成光学システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
色光合成光学システムが開示される。色光合成光学システムは偏光ビームスプリッタを備える。偏光ビームスプリッタは反射偏光子フィルムを有する。偏光ビームスプリッタは、第１の非偏光色光を受け取る第１のプリズム面を有する。偏光ビームスプリッタは、第２の非偏光色光を受け取る第２のプリズム面を有する。偏光ビームスプリッタは、合成されたｐ偏光の第１の色光及びｓ偏光の第２の色光を含む第１の合成光出力を供給する第３のプリズム面を有する。偏光ビームスプリッタは、反射体を備えた第４の面を備える。
【０００５】
色光合成光学システムは、第１の色選択性積層リターデーション偏光フィルタを有する。第１の色選択性積層リターデーション偏光フィルタは、第３のプリズム面に対向している。第１の色選択性積層リターデーション偏光フィルタは、合成されて同じ偏光を有する第１及び第２の色光を含む第２の合成光出力を供給する。
【０００６】
一態様によると、色光合成光学システムは、携帯型投影システムで用いるために、約１００ルーメンの範囲の白色光を生成する。
【０００７】
上記の本発明の概要は、本発明の開示した各実施形態又は全実現形態を説明することを意図したものではない。以下の図面及び「発明を実施するための形態」は、実例となる実施形態をより具体的に例示するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】代表的な２色光合成光学システムの概略図。
【図１Ｂ】図１Ａの光線の偏光を特定するキー。
【図２】図１Ａの色合成光学システム内の発散光線。
【図３】図１Ａの色合成光学システムの分解図。
【図４】代表的な反射型光源の概略図。
【図５】複数の反射型ＬＥＤを含む代表的な光源の概略図。
【図６】光源から放射された光線及び鏡面反射した光線の概略図。
【図７】光源から放射された光線及び非鏡面反射した光線の概略図。
【図８】支持板上の代表的なＬＥＤ光源の概略図。
【図９Ａ】図１Ａの光学システムにおける、第１の色光源からの偏光再利用。
【図９Ｂ】図９Ａの光線の偏光を特定するキー。
【図１０Ａ】図１Ａの光学システムにおける、第２の色光源からの偏光再利用。
【図１０Ｂ】図１０Ａの光線の偏光を特定するキー。
【図１１】代表的な３色光合成光学システムの概略図。
【図１２】ライトトンネルを有する代表的な２色光合成光学システムの概略図。
【図１３】ライトトンネルを有する代表的な３色光合成光学システムの概略図。
【図１４】第１、第２及び第３の色光源の連続通電の代表的なタイミングチャート。
【図１５】異なるスペクトルを有する２つのＬＥＤの色光源としての使用。
【図１６】画像投影システムに、合成された３色光出力を供給する代表的な３色光合成光学システムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に記載の実施形態において、色光合成光学システムは異なる色光を受け取り、偏光されかつ全て同様に偏光された異なる色光を含む合成光出力を生成する。受け取った２つの色光はそれぞれ、偏光ビームスプリッタの反射型偏光フィルムによる偏光によって分割される。一態様によると、反射型偏光フィルムは多層光学フィルムを含む。偏光ビームスプリッタは、ｐ偏光の第１の色光及びｓ偏光の第２の色光を合成した第１の合成光出力を生成する。第１の合成光出力は、第２の色光がフィルタを通過するときに第２の色光の偏光を選択的に変える色選択性積層リターデーションフィルタを通過させられる。フィルタは、同一の偏光を有するように合成された第１及び第２の色光を含む第２の合成光出力を生成する。第２の合成出力は、偏光を変調して画像を生成する透過型又は反射型表示機構の照明に有用である。
【００１０】
一態様によると、２つのこのような色光合成器がカスケードに配置されて白色光を生成する。第１の色光合成器は、第１の色光及び第２の色光を合成して第１の合成された色光を生成する。第２の色光合成器は、第１の合成された色光及び第３の色光を合成して白色光を生成する。
【００１１】
１つの組み合わせにおいて、第１の色光は赤色光を含み、第２の色光は青色光を含み、第１の色合成器は赤色光及び青色光を合成してマゼンタ光を生成する。この組み合わせにおいて、第２の色光合成器はマゼンタ光及び緑色光を合成して白色光を生成する。別の組み合わせにおいて、青色光及び緑色光が第１の色合成器で合成されてシアン光を生成し、第２の色合成器がシアン光を赤色光と合成して白色光を生成する。更に別の組み合わせにおいて、赤色光及び緑色光が第１の色合成器で合成されて黄色光を生成し、第２の色合成器が黄色光を青色光と合成して白色光を生成する。任意の順序の色の組み合わせが想到される。
【００１２】
別の態様によると、光学システムは有色光源を備え、偏光ビームスプリッタは１つの面に隣接する反射体を備える。有色光源は、少なくとも部分的に光反射性である表面を有する。有色光源は、同様に少なくとも部分的に反射性であり得る基板上に設置される。反射体面、反射型光源、及び任意に反射性基板は、偏光ビームスプリッタと協働して光を再利用し効率を向上させる。更に別の態様によると、光源を偏光ビームスプリッタから分離する間隔を提供するために、ライトトンネルが設けられてもよい。合成光出力の均一性を高めるために、インテグレータを設けることができる。
【００１３】
図１Ａは、２色光合成光学システム１００内の光線の断面図を示す。図１Ｂは、図１Ａの光線の偏光を特定するキー１０２を示す。
【００１４】
色光合成光学システム１００は、第１の偏光ビームスプリッタ１０４を備える。偏光ビームスプリッタ１０４は、プリズム１０８、１１０と、プリズム１０８、１１０の対角面の間に配置された反射偏光子フィルム１０６とを備える。反射偏光子フィルム１０６を使用することで、完全に視準化されていない入射光線、及び中心光線軸から発散された又は斜めの入射光線を通過させる能力を有する偏光ビームスプリッタを提供する。一態様によると、反射偏光子フィルムは、誘電体材料の複数のフィルムを含む多層光学フィルムを含む。誘電体フィルムを使用することの利点は、光の減衰が小さく、光を通過させる効率が高いことである。別の態様によると、多層光学フィルムは、米国特許第５，９６２，１１４号（ジョンザ（Jonza）ら）、及び米国特許第６，７２１，０９６（Ｂ２）号（ブルッツォーネ（Bruzzone）ら）に記載されているもののような多層光学フィルムを含むことができ、これら明細書の内容は参照により本出願に組み込まれる。
【００１５】
偏光ビームスプリッタ１０４は、偏光されておらずかつ第１の色Ｃ１を有する第１の色光１１４を受け取る第１のプリズム外表面１１２を備える。第１の色光１１４を第１の色光源１１５から受け取る。一態様によると、第１の光源１１５は１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。様々な光源、例えば、レーザー、半導体レーザー、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、並びに適切な集光器及び反射体を備えた超高圧（ＵＨＰ）ハロゲンランプ又はキセノンランプなどの非固体光源を使用することができる。偏光ビームスプリッタ１０４は、第２の色Ｃ２を有する第２の非偏光色光１１８を受け取る第２のプリズム外表面１１６を備える。第２の色Ｃ２は、第１の色Ｃ１と異なる色のスペクトルを有する。第２の色光１１８を第２の色光源１１９から受け取る。一態様によると、第２の色光源１１９は１つ以上のＬＥＤを含む。一態様によると、第１の色は赤色からなり、第２の色は青色からなる。
【００１６】
偏光ビームスプリッタ１０４は、合成されたｐ偏光の第１の色光１２４及びｓ偏光の第２の色光１２６を含む第１の合成光出力１２２を供給する、第３のプリズム面１２０を備える。
【００１７】
一態様によると、第１、第２及び第３のプリズム面１１２、１１６、１２０は、隣接する光学部品と接着されていない開放した研磨外表面である。プリズム面１１２、１１６、１２０を接着せずにおくことで、プリズム面１１２、１１６、１２０の内部全反射特性が向上する。別の態様によると、偏光ビームスプリッタ１０４の６つの外面の全て（上面及び底面を含む）は、偏光ビームスプリッタ１０４内の斜光線の内部全反射（ＴＩＲ）を提供する研磨面である。内部全反射は、偏光ビームスプリッタ１０４内に高効率をもたらす。少なくとも一部の光は、プリズム面１２０を通って射出するまで、内部全反射によってビームスプリッタ１０４内に閉じ込められる。
【００１８】
一態様によると、第１、第２及び第３のプリズム面１１２、１１６、１２０は、隣接する光学部品と接着された研磨外表面である。接着剤は光学接着剤であり得る。一実施形態において、光学接着剤の屈折率はプリズムの屈折率より低い。光学接着剤の屈折率をプリズムの屈折率より低く保つことで、プリズム面１１２、１１６、１２０のいくらかの内部全反射特性を維持する。別の態様によると、偏光ビームスプリッタ１０４の６つの外面の全て（上面及び底面を含む）は、偏光ビームスプリッタ１０４内の斜光線の内部全反射（ＴＩＲ）を提供する研磨面である。内部全反射は、偏光ビームスプリッタ１０４内に高効率をもたらす。少なくとも一部の光は、プリズム面１２０を通って射出するまで、内部全反射によってビームスプリッタ１０４内に閉じ込められる。
【００１９】
反射偏光子フィルム１０６は、非偏光の第１の色光１１４を、ｐ偏光の第１の色光１２４とｓ偏光の第１の色光１２５とに分割する。反射偏光子フィルム１０６は、非偏光の第２の色光１１８を、ｐ偏光の第２の色光１１７及びｓ偏光の第２の色光１２６に分割する。反射偏光子フィルム１０６は、ｐ偏光の第１の光１２４及びｓ偏光の第２の色光１２６をプリズム面１２０の外へと方向付け、それによって光を合成する。
【００２０】
図には代表的な個別の光線が示されているが、１１４、１１８のような色光は、それぞれ、プリズム面１１２、１１６の実質的に全面にわたって広がると理解される。同様に、第１の合成光出力１２２は第３の面１２０の実質的に全面にわたって広がる。ｐ偏光及びｓ偏光の方向は互いに対して垂直な方向を意味しているが、そうでない場合はｐ方向及びｓ方向は自由裁量による呼び方であることが更に理解される。一方向をｐ偏光として、及び垂直方向をｓ偏光の方向としての呼び方は、置き換え可能である。別の方法としては、互いに垂直な偏光方向は、第１及び第２の偏光方向と記載することができる。
【００２１】
光合成光学システム１００は、第１の色選択性積層リターデーション偏光フィルタ１３０を備える。第１の色選択性積層リターデーション偏光フィルタ１３０は第３のプリズム面１２０に対向し、合成されて共にｐ偏光された第１及び第２の色光を含む第２の合成光出力１３２を供給する光出力１３２において、第１及び第２の色光は同じ偏光状態を有する。ｐ偏光の第１の色光１２４は、偏光を変えずにフィルタ１３０を通過し、ｐ偏光の第１の色光１３４としてフィルタ１３０から出る。ｓ偏光の第２の色光１２６は、偏光を変えてフィルタ１３０を通過し、ｐ偏光の第２の色光１３６としてフィルタ１３０から出る。ｐ偏光の第１の色光１３４及びｐ偏光の第２の色光１６４は共に、第２の合成光出力１３２を含む。フィルタ１３０における偏光の回転では、色を選択できる。一態様によると、フィルタ１３０は、コロラド州ボールダー（Boulder, Colorado）のカラーリンク社（ColorLink Incorporated）から入手可能なカラーセレクト（ColorSelect）（登録商標）フィルタを含む。別の態様によると、第１の色光１１４は赤色光からなり、第２の色光１１８は青色光からなり、第１及び第２の合成光出力１２２、１３２はそれぞれマゼンタ光からなる。マゼンタ光は、赤色光及び青色光の加色混合である。
【００２２】
図２は、図１Ａの色合成光学システム１００の発散光線を示す。第１の光源１１５は、指向性であるが図のように中心方向軸１４０からいくらか発散し、したがって完全に視準化されてない第１の光１１４を提供する。反射偏光子フィルム１０６は発散光線の偏光ビームスプリッタとして機能し、色合成光学システム１００は不完全に視準化された光を合成して、これも不完全に視準化された合成光出力を生成する。一態様によると、色光合成光学システム１００は、空気中でほぼ９０度の半角１４２までの、第１の色及び第２の色のいずれかであるか第１の色及び第２の色の両方である、受け取った発散光線を、通過させる。一態様によると、半角１４２は少なくとも８０度である。別の態様によると、半角１４２はＦ２〜Ｆ２．８の範囲のＦ数に対応する。別の態様によると、半角１４２は１２〜１７度の範囲である。
【００２３】
図３は、図１Ａに示される色光合成光学システム１００の分解図を示す。図３に示されるように、プリズム１０８、１１０及びフィルタ１３０の幅Ｗ及び厚さＬは、投影システムと適合する所望のアスペクト比Ｌ／Ｗを提供するように選択することができる。図３に示されるように、第２の合成光出力１３２は、偏光のＰ軸１４６とほぼ整列したｐ偏光を含む。偏光のｓ軸１４４はＰ軸１４６に垂直である。
【００２４】
図４は、基板４０４上に設置された光源４０２を示す。光源４０２の発光面は、色光を反射するために少なくとも部分的に反射性である。発光面は光入射面４０６（図１Ａのプリズム面１１２又は１１６など）と整列している。一態様によると、光源４０２はＬＥＤを含む。別の態様によると、基板４０４は色光を反射するために少なくとも部分的に反射性である。
【００２５】
図５は光源５０２を示す。光源５０２は、少なくとも部分的に反射性の発光面である複数のＬＥＤ  ５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ、５０２Ｄを備える。光源５０２は、少なくとも部分的に反射性である基板５０４上に設置される。発光面は光入射面５０６と整列している。
【００２６】
図６は、基板６０４上に設置された光源６０２の側面図である。光源６０２は、指向性であるが完全に視準化されていない色光６０６を生成する。光源６０２の発光面は、光を鏡面的に反射するために少なくとも部分的に反射性である。
【００２７】
図７は、基板７０４上に設置された光源７０２の側面図である。光源７０２は、指向性であるが完全に視準化されていない色光７０６を生成する。光源７０２の発光面は、色光を非鏡面的に反射するために少なくとも部分的に反射性である。
【００２８】
図８は、反射性基板８０４上に設置された光源８０２の斜視図である。一態様によると、反射性基板８０４は取付板８０６に設置されて組立品８０８を形成する。別の態様によると、光源８０２は少なくとも部分的に反射性である。更に別の態様によると、組立品８０８は、マサチューセッツ州ウォバーン（Woburn, Massachusetts）のルミナス・デバイセズ社（Luminus Devices, Inc.）から入手可能なフラットライト（PhlatLight）（商標）装置を含む。
【００２９】
図９Ａは、色光合成光学システム９００内の第１の色光源９１５からの偏光再利用を示す。図９Ｂは、図９Ａの光線の偏光を特定するキーを示す。色光合成光学システム９００は、光合成光学システム１００と同様に配置され、偏光再利用を提供するように協働する追加の構成要素を更に含む。色光合成光学システム９００は第１の偏光ビームスプリッタ９０４を備える。ビームスプリッタ９０４は、プリズム９０８、９１０及び、プリズム９０８、９１０の対角面の間に配置された反射偏光子フィルム９０６を備える。光合成光学システム９００は第１の色選択性積層リターデーション偏光フィルタ９３０を備える。
【００３０】
色光合成光学システム９００は、第１のプリズム面９１２に隣接して配置された第１の１／４波長板９５０を備える。色光合成光学システム９００は、第２のプリズム面９１６に隣接して配置された第２の１／４波長板９５２を備える。色光合成光学システム９００は反射体（鏡面）９５４を備える。一態様によると、反射体９５４は、偏光ビームスプリッタ９０４のプリズム外表面９５６上に、銀又は別の高反射性コーティングを含む。別の態様によると、反射体９５４は、プリズム面９５６に隣接して配置された鏡を備える。反射体９５４、反射発光面、及び１／４波長板９５０、９５２は協働して、第１の色光源９１５及び第２の色光源９１９からの光を再利用する。
【００３１】
第１の非偏光色光９１４を第１の色光源９１５から受け取る。非偏光色光９１４は、偏光を変えずに第１の１／４波長板９５０を通過する。非偏光色光９１４は、反射偏光子フィルム９０６によって、ｐ偏光の色光９２４（図１Ａのｐ偏光１２４に相当）とｓ偏光９１７（図１Ａのｓ偏光１１７に相当）とに分割（分離）される。ｓ偏光９１７は、反射体９５４から反射してｓ偏光９６０を生成する。ｓ偏光９６０は、反射偏光子フィルム９０６から反射してｓ偏光９６２を生成する。ｓ偏光９６２は、偏光ビームスプリッタ９０４の偏光方向に対して遅軸を４５度で配向させて、第１の１／４波長板９５０を通過し、次に光源９１５Ａの、部分的に反射性である発光面から反射し、１／４波長板９５０を２度目に通過する。（偏光ビームスプリッタ９０４の偏光方向に対して遅軸を４５度で配向させて）１／４波長板９５０を２度通過した後のｓ偏光９６２は、ｐ偏光になる。ｐ偏光９６８は、反射偏光子フィルム９０６及びフィルタ９３０を通過する。ｓ偏光９１７はこうしてｐ偏光９６８に再利用される。ｐ偏光９６８は、光合成光学システムからの光出力を増加させるためにｐ偏光９２４と合成する。
【００３２】
図１０Ａは、色光合成光学システム９００の第２の色光源９１９（図９Ａ）からの光再利用を示す。図１０Ｂは、図１０Ａの光線の偏光を特定するキーを示す。図９Ａで使用された参照番号と同一である図１０Ａの参照番号は、同じ部品を示している。
【００３３】
第２の非偏光色光９７０を第２の色光源９１９から受け取る。第２の非偏光色光９７０は第２の１／４波長板９５２を通過する。非偏光色光９７０は、反射偏光子フィルム９０６によって、ｐ偏光の第２の色光９７２（図１Ａのｐ偏光１１７に相当）及びｓ偏光９７４（図１Ａのｓ偏光１２６に相当）に分割（分離）される。ｐ偏光９７２は、反射体９５４から反射してｐ偏光９７６を生成する。ｓ偏光９７４は、反射偏光子フィルム９０６から反射する。ｐ偏光９７６は、偏光ビームスプリッタ９０４の偏光方向に対して４５度で配向して第２の１／４波長板９５２を通過し、次に光源９１９Ａの発光面の反射発光面から反射し、第２の１／４波長板９５２を２度目に通過する。これは、光の偏光状態を直角に変化させ、光９８４はｓ偏光を有する。ｓ偏光９８４は、反射偏光子フィルム９０６から反射してｓ偏光９８６を生成する。ｐ偏光９７２はこうしてｓ偏光９８６に再利用される。ｓ偏光９８６は、光合成光学システム９００からの光出力を増加させるためにｓ偏光９７４と合成する。カラーフィルタ９３０は、ｓ偏光９８６、９７４を受け取り、ｐ偏光９８８、９９０を生成する。
【００３４】
こうして、図９Ａ、１０Ａに示された色光合成光学システム９００の第２の合成出力９９２は、全て同じ方向に偏光された、第１の色光９２４、第１の再利用された色光９６８、第２の色光９９０及び第２の再利用された色光９８８を含む。図９Ａ、１０Ａに示されたような光再利用は、光入射を増加せずに追加の光出力を生成する。光再利用は、色光合成光学システムの効率を向上させる。
【００３５】
図１１は、３色光合成光学システム１１００の断面図である。３色光合成光学システム１１００は、第１の２色光合成光学システム１１０２を備える。一態様によると、２色光合成光学システム１１０２は、図９Ａ、１０Ａに示されるように配置される。３色光合成光学システム１１００は、第２の２色光合成光学システム１１０４を備える。本発明の一態様によると、第２の２色光合成光学システム１１０４は、第２の２色光合成光学システム１１０４が、第１の２色合成光学システムからの光を受け取る表面上に、１／４波長フィルタ９５０（図９Ａ、１０Ａ）のような１／４波長フィルタを備えていないこと以外は、図９Ａ、１０Ａに示されるように配置される。
【００３６】
一態様によると、第１の２色光合成光学システム１１０２は、赤光源１１０６からの第１の色の赤色光Ｃ１及び青光源１１０８からの第２の色の青色光Ｃ２を合成する。第１の２色光合成光学システム１１０２は、出力面１１１０において、マゼンタ光を含む合成光出力を供給する。別の態様によると、第２の２色光合成光学システム１０４は、出力面１１１０におけるマゼンタ光を、緑光源１１１２からの緑色光Ｃ３と合成する。第２の２色合成光学システム１０４は、出力面１１１０におけるマゼンタ光及び光源１１１２からの緑色光を合成して、投影に有用である白色範囲内の色（例えば色温度約８５００度Ｋ）を有する光を、出力面１１１４において生成する。他の白色への調整も想到される。
【００３７】
図１２は２色光合成光学システム１２００を示す。２色光合成光学システム１２００は、２色光合成光学システム１２００が第１及び第２のライトパイプ１２０２、１２０４並びに光インテグレータ１２０６を更に備えること以外は、図９Ａ、１０Ａに示された２色光合成光学システム９００と同様である。第１のライトパイプ１２０２は、第１の光源１２０８と第１の１／４波長板１２１０との間に配置される。第２のライトパイプ１２０４は、第２の光源１２１２と第２の１／４波長板１２１４との間に配置される。ライトパイプ１２０２、１２０４は、光源と偏光ビームスプリッタ１２１６との間の機械的干渉を防止する。光インテグレータ１２０６は、合成光出力１２１８の均一性を高める。一態様によると、１／４波長板１２１０、１２１４は、それぞれのライトパイプ１２０２、１２０４と偏光ビームスプリッタ１２１６との間に取り付けられる。別の態様によると、ライトパイプ１２０２、１２０４と１／４波長板１２１０、１２１４との相対位置は逆になり、１／４波長板１２１０、１２１４はそれぞれのライトパイプ１２０２、１２０４とそれぞれの光源１２０８、１２１２との間に取り付けられる。
【００３８】
図１３は３色光合成光学システム１３００を示す。３色光合成光学システム１３００は、３色光合成光学システム１３００が、第１、第２及び第３のライトパイプ１３０２、１３０４、１３０６、並びに光インテグレータ１３０８を有すること以外は、図１１に示された３色光合成光学システム１１００と同様である。３色光合成光学システム１３００は、図１２の２色光合成光学システム１２００と同様の第１の２色光合成光学システム１３１０を備える。３色光合成光学システム１３００は、第１の２色光合成光学システム１３１０からの合成された２色の光出力を、面１３１４において受け取る第２の２色光合成光学システム１３１２を備える。第２の２色光合成光学システムは、面１３１４において、２色の光出力を第３の色と合成し、合成された３色の光出力を面１３１６において供給する。一態様によると、色光合成光学システムは、携帯型投影システムで用いるために約１００ルーメンの範囲の白色光を生成する。
【００３９】
図１４は、３色光源、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の通電の代表的な時系列１４００を示す。３色光合成光学システムの光源は、図のように連続的に通電され得る。一態様によると、時系列は、３色光合成光学システムから合成光出力を受け取る投影システム内の透過型又は反射型撮像装置と同期される。一態様によると、時系列は、投影画像のちらつきの出現を回避し、また投影されたビデオ画像における色割れのようなモーションアーチファクトの出現を回避するように、十分に速い速度で繰り返される。
【００４０】
図１５は、単色光の波長に応じた、赤、青及び緑の人間の視覚知覚のグラフを示す。示されるように、第１のＬＥＤ（ＬＥＤ１）は青色の範囲の第１の波長で光を生成し、第２のＬＥＤ（ＬＥＤ２）は、これも青色の範囲にあるが第１の波長とは異なる第２の波長で光を生成する。異なる波長のＬＥＤは、図５に関して上述した光源のような単一光源に合成することができる。光源において異なる波長を使用して、生成された色の知覚輝度を高めることにより、電力消費を軽減することができる赤色、青色又は緑色の範囲の１つ以上においてマルチスペクトルＬＥＤを使用することができる。
【００４１】
このように、一般に視覚的に知覚される見た目の色の１つの範囲にあるが、厳密にはその１つの知覚される見た目の色の所望のピーク波長にはない異なる波長の複数のＬＥＤからの光を合成することにより、対応して電力を増加することなく、その色の知覚輝度を高めることができる。他の色光と組み合わされて生成された白色光の色純度の知覚も、また高められる。
【００４２】
図１６は、３色光合成光学システム１６０２を備えるプロジェクタ１６００を示す。３色光合成光学システム１６０２は、偏光された合成光出力を１６０４において供給する。１６０４における合成光出力は、光エンジンオプティクス１６０６を通って投影オプティクス１６０８へと通過する。
【００４３】
光エンジンオプティクス１６０６は、レンズ１６２２、１６２４、及び反射体１６２６を備える。投影オプティクス１６０８は、レンズ１６２８、ビームスプリッタ１６３０、及び投影レンズ１６３２を備える。投影レンズ１６３２の１つ以上は、投影画像１６１２のピント調整を提供するために、ビームスプリッタ１６３０に対して可動であり得る。反射型撮像装置１６１０は、投影オプティクス内の光を変調して投影画像１６１２を生成する。制御回路１６１４は、反射型撮像装置１６１０、並びに光源１６１６、１６１８、及び１６２０に接続されて、反射型撮像装置１６１０の動作を光源１６１６、１６１８、及び１６２０のシーケンスと同期させる。図１６に図示される構成は例示であり、開示された光合成光学システムは他の投影システムと共に使用することも可能である。一代替態様によると、透過型撮像装置を使用することができる。
【００４４】
一態様によると、上記のような色光合成光学システムは３色（白）出力を生成する。反射偏光子フィルムを有する偏光ビームスプリッタの偏光特性（ｓ偏光の反射及びｐ偏光の透過）は、広範囲の光源光の入射角に関して低い感度を有するので、本光学システムは高性能である。偏光ビームスプリッタの干渉フィルタに適用する前に、追加の視準化要素を使用して光源からの光の視準化を改善することができる。ある程度の視準化がないと、入射角（ＡＯＩ）に応じたダイクロイック反射率（dichroic reflectivity）の変化に伴う著しい光損失が存在する。本開示において、偏光ビームスプリッタは、内部全反射に含まれて所望の表面を通ってのみ放射される光を保持するためのライトパイプとして機能する。
【００４５】
好ましい実施形態を参照しながら本発明を記載してきたが、当業者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の変更を行えることを認識するであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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